專利名稱:空心纖維過濾艙的制作方法
本發(fā)明系關于水凈化器中使用的空心纖維過濾艙。
空心纖維過濾膜具有優(yōu)良的過濾性能，因而傳統(tǒng)地被用在水的凈化中，如高純度工業(yè)用水，飲用水和醫(yī)用無菌水的制備。
裝有空心纖維過濾膜并用在水凈化器中的最普通的過濾艙，其結構如下，做過濾用的空心纖維是被裝置在一圓筒形的殼體內，以形成一個U形式樣，或取長串形式，其一端閉合，并由一個象聚氨酯這樣的緊固件固定住，而不阻塞它們的敞開端。在處理大量工業(yè)用水的地方，若使用了空心纖維過濾艙，在先有技術中是採取增加其中的空心纖維的數(shù)量或長度的辦法。
當每個單位面積的空心纖維的數(shù)量增加時，通過的水量也增多，直到某一定的點，均與所用的空心纖維的數(shù)量成比例。但是如果空心纖維的安裝密度太高時，通過水量就不能與所用的空心纖維的數(shù)量成比例的增加了，這是因為進入空心纖維束的內部的水的通路遇到了大的阻力。另一方面，當空心纖維的長度增加時，由于濾膜的面積增加了，所通過的水就變得更多了，然而空心纖維的內徑和過濾膜性能之間的關系指出，如果長度超過一定的限度，在空心纖維內膛中的流水通道的阻力就變成了限制因素，通過的水就不能增加了。
然而，在有些應用場合中，希望使用盡可能設計緊湊的空心纖維過濾艙，來處理大量的水。在這些應用中，就不可能再使用已知的常規(guī)型的空心纖維過濾艙了。
本發(fā)明的目的之一是提供一個具有全新結構的空心纖維過濾艙，它能克服上述缺點，并適用于工業(yè)用水的凈化器中。
本發(fā)明的另一個目的是提供一個能有效利用空心纖維過濾膜，并且結構緊湊的空心纖維過濾艙。
本發(fā)明的目的還在于提供一種空心纖維過濾艙，它不僅結構堅固，同時也能以包括幾個串接在一起的空心纖維過濾艙所組成的組裝形式，來減少其所占用的空間。
根據(jù)本發(fā)明所提供的空心纖維過濾艙。它包括有(a)兩個環(huán)形結構，(b)實質上以直線方式，裝置在環(huán)形結構之間的過濾用的大量空心纖維，(c)兩個緊固件，每個都附加在一個環(huán)形構件的內表面上，以捆扎和固定空心纖維并使其兩端保持開通，(d)一個分隔構件。用來在由空心纖維兩個敞開的末端所限定的兩個出口平面的之中一個處形成一個過濾收集室，以及(e)一個或多個過濾導管，用來把過濾收集物從過濾收集室導通到另一個出口平面。
圖1為實施本發(fā)明的空心纖維過濾艙的局部剖視示意圖。
圖2為按照本發(fā)明的另一實施例，由三個空心纖維過濾艙串接在一起而形成的空心纖維過濾組合體的剖面視圖。
圖3為一加固環(huán)的平面視圖，它可以按照本發(fā)明的需要，配置在空心纖維過濾艙內。
圖4系沿圖3的A-A線所取的截面視圖。
本發(fā)明的空心纖維過濾艙，將參考附圖在下文中詳述。
如圖1所示，本發(fā)明的空心纖維過濾，基本上其組成部分為環(huán)形構件1和1′，堅固件2，過濾用的大量空心纖維3，形成一個過濾收集室4的分隔構件5，以及過濾導管6，還有支撐件7，以及根據(jù)需要的其它適用構件。
環(huán)形構件1是把空心纖維過濾艙安放在水凈化器中的支撐部件，用來支撐整個艙。該環(huán)形物件1典型的是環(huán)狀形式，但也可以為矩形或其它截面形狀。其外圍可以根據(jù)過濾艙在水凈化器中安裝方式有任意不同的形狀。另一個環(huán)形構件1′起過濾收集室4的支撐部件的作用。固定空心纖維3的緊固件2接在每個環(huán)形構件1和1′的內表面上，同時緊固件把需要凈化的水和已經(jīng)凈化的水隔離開，以便使空心纖維起到過濾器膜的作用。通過緊固件2把大量的空心纖維3以直線的方式捆扎和固定起來，并使其兩端保持敞開。這些緊固件2的制做材料可從聚氨酯、環(huán)氧樹酯、非飽和聚酯樹酯和硅膠中選取。
本發(fā)明的空心纖維過濾艙中，出口平面9和10是由空心纖維3的敞開的兩端來限定的。環(huán)形構件中的1′上附加了一個分隔件5，通過分隔件5在出口平面10處形成一個用來收集已過濾水的過濾收集室4。為把過濾收集室4里的過濾收集的水導通到空心纖維3的另一敞開端所限定的出口平面9去，并和那里的過濾收集的水結合在一起，備有一個基本上延伸貫通兩個緊固件2的每一個中心的過濾導管6。這個過濾導管6也起連接構件的作用，把兩個環(huán)形構件1和1′連接固定住，以組成一個空心纖維過濾艙。此外也可備有多個導管。而過濾導管6的內徑，通常至少要10倍于空心纖維3的內徑，當然，這也取決于所提供的導管的數(shù)量。此外，如圖1所表明那樣，一個筒形的支撐件7可用來起到保護空心纖維3并防止其纏絞在一起的作用，同時也承擔了連接環(huán)形構件1和1′的作用。在圓筒狀的支撐構件7上，必需備有作為進水口的孔隙8。此外，也可以把環(huán)形構件1和1′，圓筒形的支撐構件7甚至于分隔構件5組合成一個集成結構。要知道支撐構件7并不限于圓筒形狀，也可以取包括如幾個圓柱形在內的任意其它形狀。
在具有上述結構的本發(fā)明的空心纖維過濾艙中，僅需在每個艙的無過濾收集室4的一側，備有一個過濾輸出口。這主要是因為過濾導管6是通過緊固件2來置放的。因此在多個空心纖維過濾艙合并在一起的空心纖維過濾艙單元里，單元和艙間的連接數(shù)能減少一半。然而，用空心纖維來過濾時，空心纖維內徑和過濾膜的滲透率之間的關系一般表明當空心纖維的長度增加時，其內在滲透性的增加程度較少。在同樣的工作條件下，普通的過濾膜的面積成倍增加時，其滲透率也成倍增加。然而對空心纖維而言，其滲透率并不由于膜的面積加倍而增加一倍。由于空心纖維的幾何尺寸(內徑)和其滲透性能之間的關系，實際上其滲透率的增加是小于成倍的關系。由于這種情況，隨著空心纖維的長度的增加，其滲透率降低的程度就比較大、在圖1的空心纖維過濾艙中，空心纖維3是以直線方式裝置在其中的，它的兩端保持敞開，與使用長度相同而一端閉合的空心纖維的空心纖維過濾艙相比，導致壓力損失的空心纖維的長度減少一半，這就使得濾膜的每個單位面積的滲透率相應地增加。
此外，如果以直線方式裝置的空心纖維3適當?shù)乃缮⒁恍?，位于過濾區(qū)內的空心纖維3就有足夠的空隙。因此，要處理的水能容易地到達位于空心纖維過濾艙中心部位的空心纖維上，結果使空心纖維過濾艙的全部空心纖維3，都能均勻而有效地得到利用。
因此，具有上述結構的本發(fā)明的空心纖維過濾艙，能有效地利用其中的全部空心纖維，其結果就成了一個設計緊湊的空心纖維過濾艙，減少了艙單元所占的空間。
圖2系根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，由三個空心纖維過濾艙串接在一起而組成的空心纖維過濾艙組合體。如圖2所示，按照本發(fā)明把幾個空心纖維過濾艙串接在一起，形成數(shù)公尺長的空心纖維過濾艙組合體，如圖所示的實施例中，第一個艙的過濾收集室20(位于左側)與第2個艙的出口平面23相接在一起，而第2個艙的過濾收集室21同樣相接于第3個艙的出口平面24處(位于右側)。這些空心纖維過濾艙除了分隔構件17至19外，在結構上都相同。換句話說，第一個和第二個艙的分隔構件17和18，也起連接件的作用，分別把各自的艙連接到相鄰的一個艙上，而第三個艙的分隔構件19，僅起到形成一個過濾收集室的基本功能。因此，如果采用的分隔構件17至19可以拆卸的話，結構相同的空心纖維過濾艙即可以單獨使用，也可以串接在一起形成一個組合體使用。
而且在圖示的實施例中，每個艙的兩側都對稱，為把該艙組合體裝于水凈化器中，有一個按裝構件25可拆裝地裝在第一個艙的環(huán)形構件11上。
如上所述，雖然可以有多個過濾導管，為簡單艙的結構，最好如圖1和圖2所示那樣，用一個過濾導管。
然而，在通過緊固件中心，分別附加到位于該艙兩端的環(huán)形構件的內表面、安置過濾導管的地方，在運輸、按裝和使用過程中所產(chǎn)生的振動和(或)應力都集中到過濾導管和緊固件之間的銜接處，因此在這些銜接處就可能脫開，其結果會造成緊固件喪失分隔功能，而在極端的情況下，該艙的本身有可能被損壞。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)隨著艙的尺寸或串接在一起的艙的數(shù)量的增加，這個趨勢就變得更加明顯。
在圖2所示的實施例中，這個問題是由使用附加到每個環(huán)形構件11至16上的加固環(huán)26來解決的。圖3為加固環(huán)26的一個實施例的平面視圖，圖4為沿用圖3的A-A線所取的截面視圖。加固環(huán)26的凸出部位27和28，是分別為了附加到過濾導管和環(huán)形構件上去的，同時備有被安置的空心纖維穿過的開孔29。開孔29的數(shù)量可根據(jù)需要任意選取，但不得少于2個，然而，為了制造方便，最好是3個到5個開孔。凸出部位27最好用有足夠的長度(l)的圓柱形狀，這樣它不僅可以起到保持過濾導管在緊固件中的位置的作用，而且也可以減少從過濾導管傳遞到連接構件的應力，如上所述。由于加固環(huán)26的目的是用來減少過濾導管傳遞到連接構件的應力，所以加固環(huán)26制做材料，最好選用硬樹脂和金屬。雖然在空心纖維過濾艙的兩個環(huán)形構件上，最好都附加上加固環(huán)26，但已發(fā)現(xiàn)在沒有過濾收集室的一側，只加上一個加固環(huán)，對預防緊固件和過濾導管之間的隔開就有顯著效果。
構成本發(fā)明空心纖維過濾艙的構件(如環(huán)形構件和過濾導管)可用任何有足夠機械強度和耐用性的材料制作，但是最好是能夠燃燒而不會放出有害氣體的碳氫樹脂，其它最好用聚碳酸脂，聚苯乙烯和ABC樹脂等。
本發(fā)明空心纖維過濾艙中作過濾用的空心纖維3可由各種材料做的空心纖維組成，例如纖維素、聚烯烴、聚砜、聚乙烯醇以及pMMA。而最好選用多孔的聚烯烴膜制成的空心纖維，因它有優(yōu)良的過濾性能和耐久性。特別是，最好選用適于濾除細微膠體顆粒，并能承受回洗時所施加的外力的膜所制成的空心纖維?；叵赐ǔＳ脕韺ψ枞臑V膜做再生處理，而恢復其過濾功能。這樣的空心纖維的例子，如聚乙烯空心纖維，它是三菱人造纖維(Mitsu bishi Rayen)有限公司的市售商品，其商品名稱為聚乙烯烴空心纖維EHF。
本發(fā)明提供的空心纖維過濾艙，能有效的利用空心纖維膜，結構簡單耐用，便于生產(chǎn)并容易組合裝配。
所以本發(fā)明使得有可能生產(chǎn)出設計緊湊的空心纖維過濾艙單元，從而減少了它所占的空間，并進而提供了經(jīng)濟的水凈化器，因為其結構簡單和組裝容易，因此適用于工業(yè)上應用。
權利要求
1.一種空心纖維過濾艙，它包括(a)兩個環(huán)形結構件，(b)以基本上直線方式安置在所說的兩個環(huán)形結構件之間，且用來過濾的大量空心纖維，(c)兩個緊固件，每一個都連接到每個環(huán)形構件內表面上，把所說的空心纖維捆扎和固定住，并且空心纖維的兩端保持敞開，(d)一個分隔構件，該構件在由所說的空心纖維敞開的兩端所限定的兩個出口平面中的一個之處，形成一個過濾收集室，(e)一個或一個以上的過濾導管，它把在所說的過濾收集室內的過濾收集物連通到另一個出口平面。
2.按照權利要求
1所述的空心纖維過濾艙，其中過濾導管是以和所說的空心纖維相同的方式被所述緊固件固定住。
3.按照權利要求
1所述的空心纖維過濾艙，其中還包括一個支撐構件，來支撐和連接上述的兩個環(huán)形構件。
4.按照權利要求
3所述的空心纖維過濾艙，其中所述支撐構件是由其側壁上有孔隙的圓筒形部件組成的。
5.按照權利要求
1所述的空心纖維過濾艙，其中至少要在一個所說的環(huán)形構件中，附加上一個在所說的緊固件中固定上述過濾導管位置用的加固環(huán)。
6.按照權利要求
1所述的空心纖維過濾艙，其中所說的分隔構件，系用來與按權項1的另一個空心纖維過濾艙的環(huán)形構件相連接，該環(huán)形構件位于沒有過濾收集室的一側，而所說的過濾收集室就是由分隔構件和所述另一個空心纖維過濾艙的相鄰的出口平面形成的。
7.一種空心纖維過濾艙組合體，它是由多個根據(jù)項1所說的空心纖維過濾艙組成的。它們是以權項6所述的方式串接在一起的。
專利摘要
所發(fā)明的為一結構新穎的空心纖維過濾艙，其中過濾用的大量空心纖維是按直線方式配置的?？招睦w維的兩端限定了兩個出口平面，在一個出口平面處形成了一個過濾收集室，為了把過濾收集室和另一個出口平面導通，備有一個或幾個過濾導管。
文檔編號B01D63/04GK85104838SQ85104838
公開日1986年4月10日 申請日期1985年6月24日
發(fā)明者武村徹, 吉田晴彥, 高橋洋, 藤永好和, 岡本正司 申請人:三菱人造絲株式會社導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan